補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
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材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

' m* w6 r# ^0 w4 W0 ]長　度：
3 @) a0 p" k3 J/ s% G　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
, \( @) k+ _$ @$ A
截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
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, V7 ?5 A# r- a. o8 Y' t9 n溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

3 m' O- {- r* h0 W1 @5 m2 M" Q二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
7 {0 J/ ]' H1 R& X1 j3 J) q) l　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
( P  l/ k" s$ Q7 ]7 N4 |6 H從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
3 J6 Q6 a; N& I: y# P  b% ^

+ `) u: ?# i  W4 O( N% V# j
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
' m) @( ^3 W) @5 |

觀念很好！

7 d9 M# f$ r+ v1 i' @給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
  m" N% N  A7 {* i) b
- l5 B( ]/ w" X1 e, e" h( G  i　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
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所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
, Y% {, v( L, L+ T9 y- C0 B
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
( F: Z# e' a9 h! X6 B
! _$ N8 L2 n$ W" `6 g這有點難，要慢慢看喔！

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為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
# ?! N0 u6 |- |! v
佑平

這個問題問得很好：

' Y- V0 l% `7 d) R/ A材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

7 n( ?; _. X8 Z- }如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

1 X. g: `' ^- L  O4 ]# d佑平

哈．．．，問得好！
0 }3 H$ f$ z$ h5 ?! }2 \
5 D8 P7 }1 Q3 Q) [, U  L3 G; N為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
+ |: G& J5 O( ]3 j只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。

7 J, s  F# E3 U* F/ ^1 ~舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
5 a, R/ V9 ^/ V. V( r0 c到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
% J$ I, o; }/ j1 ~
舉例來說：
6 c0 N& j' E' ~- [( `+ M% T$ u１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

& `& P9 _, Q! p' ~9 h這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。
2 M# Z/ E3 O* [
佑平

老師~~~
" C' i: P4 w4 `. Z  A7 I# V發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
/ Y8 u5 h: |9 O& X9 A- l& A如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
& h3 e. [8 D( C# U還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
& G; g/ L; d6 K2 I" a( e* q) `9 ~如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：

& }6 ~4 A- D) j　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
: s( c2 ], N, m5 Z9 u　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
( ]7 Q& |+ W: U+ B　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。

1 q1 t" x/ ]  Q1 Y" s所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
# w+ d$ g( q! A. e& t5 P% S　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
( D/ m, l- ^' w/ i! E1 [　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
; {/ _" ~4 w, ^
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
- `; {( Y! p- q" e, _
4 C+ B1 @! r7 @; Y  G: ^　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
- G9 G  M  i, \" O) N1 i6 o6 i最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
4 o& I  Y0 b5 F) G老師~~~

- U4 D$ c- M2 R/ [' A把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
$ u& W: S) ]6 J% n3 E把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
2 I; |- T% \) I$ L* P/ k0 T: L' i( A& ?LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
% g+ z* F; @4 j+ _2 K( j# O0 ^; ?所以串聯就是電阻的一端接在一起。
+ _0 H9 U4 ]6 j/ V9 S對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
  O9 O6 y: h3 H0 m並連是電阻的兩端接在一起,
+ ^/ m4 h* f3 `2 P6 c所以串聯就是電阻的一端接在一起。
+ ~  i8 f" |  y, d$ z0 X9 f對嗎?老師

2 L; l% r, i7 [, T6 Q! x
& |. @# R; ?. p3 m
! l3 `4 d/ j- u- u$ ]
左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
- H& @3 b! V$ G, B) V) n( c右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
- m0 B/ m$ c. c+ A
6 I# i& v& \6 o/ {' o7 ~回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。